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KR100838715B1 - 트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드 - Google Patents

트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드 Download PDF

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KR100838715B1
KR100838715B1 KR1020060098921A KR20060098921A KR100838715B1 KR 100838715 B1 KR100838715 B1 KR 100838715B1 KR 1020060098921 A KR1020060098921 A KR 1020060098921A KR 20060098921 A KR20060098921 A KR 20060098921A KR 100838715 B1 KR100838715 B1 KR 100838715B1
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Abstract

본 발명은 트란스글루타미나제 억제제에 관한 발명으로서, 구체적으로는 트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드를 제공하고, 상기 펩타이드 또는 이를 포함하는 트란스글루타민 억제용 조성물 및 이들을 이용하여 트란스글루타미나제를 억제하는 방법, 바람직하게는 트란스글루타미나제를 억제함으로써 다양한 염증 및 암 질환을 치료하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 펩타이드의 변이체를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 펩타이드 또는 이를 포함하는 약제학적 조성물은 트란스글루타미나제의 비정상적 활성에 의해 유도된 질환, 구체적으로 염증질환과 암을 효과적으로 예방 및 치료할 수 있다.
I-kappaBalpha(I-κBα), 트란스글루타미나제, 핵인자 카파 비(Nuclear factor-kappaB, NF-κB), 염증, 암

Description

트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드{Peptides for inhibiting Transglutaminase}
도 1은 면역 세포의 활성 동안 트란스글루타미나제의 역할을 보여주는 모델이다(NTHi, nontypeable Haemophilus influenza;　 TLR, toll-like receptor; TNFR, tumor necrosis factor-a receptor; IKK, I-kB kinase; CKII, casein kinase II; TK, tyrosine kinase; COX-2, cyclooxygenase-2; PLA2, soluble phospholipase A2; NO, nitric oxide).
도 2는 트란스글루타미나제의 효소반응을 보여주는 것이다. Substrate 2 은 리신잔기를 제공한다(acyl acceptor, amine donor). 결합반응은 이소펩티드 결합을 [N ε-(γ-glutamyl)-L-lysine (GGEL)] 통한 공유 결합으로 형성되었다. GQCWVFA는 트란스글루타미나제의 활성자리(active site)의 아미노산 서열을 나타낸다. 가운데 그림은 중간유도체(intermediate)의 형성으로 thioester covalent enzyme intermediate를 보여준다. 위의 반응은 "ping-pong 반응으로서 리신 잔기를 대신해서 아민 화합물(amines, diamines, polyamines)들이 아실 수용체의 역할을 대신 할 수 있다.
도 3은 I-kBa의 중합반응을 보여주기 위해 분리된 I-κBα의 트란스글루타미 나제에 의한 중합반응이 일어난 것을 4-12% NuPAGE (Invitrogen)에서 확인한 것이고,
도 4 및 5는 I-κBα를 트란스글루타미나제로 교결합시킨 후, 단백질 분해효소로 분해하여 MALDI-TOF로 분석한 결과를 보여주는 것이고,
도 6은 I-κBα의 아미노산 서열을 보여주는 것으로, 붉은 글씨는 트란스글루타미나제와 결합하는 부위이다.
도 7 및 8은 트란스글루타미나제에 의한 I-κBα의 중합화 반응이 펩티드에 의해 억제됨을 살펴본 결과이고,
도 9는 I-κBα에서 확인된 기능을 나타내는 도메인 및 아미노산 잔기를 나타낸다. 유비퀴티네이션되는 두 개의 라이신 잔기와 인산화되는 두 개의 세린 잔기 그리고 인산화되는 하나의 타이로신 잔기가 아미노말단 부분에 위치한다. 카르복시말단 부분에는 PEST 서열과 이에 근접하고 글루타민 및 루이신 잔기들이 유난히 풍부한 QL-rich 부분이 존재한다. 다섯 개의 안키린(Ankyrin) 도메인은 격자상자들로, 상호 결합 되는 잔기들은 도면의 윗부분에 큰 글씨로 진하게 표시하였다.
트란스글루타미나제(Transglutaminase)는 정상적인 상황에서는 혈액 응고 및 상처치유 등의 보호 작용을 하는 효소이다. 그러나 발현이 조절되지 않는 경우에는 많은 질병의 병리 기전에 주요 역할을 하는 것으로 알려져 있다 (Soo-Youl Kim: New Target Against Inflammatory Diseases: Transglutaminase 2.　 Archivum Immunologiae & Therapiae Experimentalis 52, 332-337, 2004. Soo-Youl Kim. Transglutaminase 2 in inflammation. Front Biosci . 11, 3026-3035, 2006). 특히 염증을 동반하는 질병, 즉 퇴행성 관절염 (rheumatoid arthritis), 당뇨병 (diabetes), 자가면역 근육염 (inflammatory myositis), 동맥경화 (atherosclerosis), 뇌졸증 (stroke), 간경화 (liver cirrhosis), 유방암 (breast cancer), 알츠하이머 (Alzheimer), 파킨슨 (Parkinson), 헌팅턴 (Huntington), 뇌막염 (encephalitis) 및 염증성 위궤양 (Celiac disease) 등에서 트란스글루타미나제의 발현이 많이 증가 된다. 또한, 암의 전이(metastasis), 화학적 내성(chemo-resistance), 방사선내성(radio-resistance)에서도 NF-κB의 발현 증가 및 트란스글루타미나제의 발현 증가가 관찰되었다(Soo-Youl Kim. Transglutaminase 2 in inflammation. Front Biosci . 11, 3026-3035, 2006).
아직까지 암의 화학적 내성과 트란스글루타미나제가 어떻게 연관되어 있는지는 밝혀지지 않고 있으나, 화학적 내성을 가지는 유방암 세포주에 대해 트란스글루타미나제 발현을 억제하는 경,우 암세포가 항암제에 민감하게 반응하여 사멸되는 것으로 드러났다(Antonyak et al., Augmentation of tissue transglutaminase expression and activation by epidermal growth factor inhibit doxorubicin-induced apoptosis in human breast cancer cells. J Biol Chem. 2004 Oct 1;279(40):41461-7.; Dae-Seok Kim et al. Reversal of Drug Resistance in Breast Cancer Cells by Transglutaminase 2 Inhibition and Nuclear Factor-KB Inactivation. Cancer Res. 2006. in press).
또한, 최근 트란스글루타미나제가 활성화되는 분자수준의 병리기전이 밝혀지면서, 트란스글루타미나제 억제의 타당성이 한층 더 구체화되었다(Key Chung Park, Kyung Cheon Chung, Yoon-Seong Kim, Jongmin Lee, Tong H. Joh, and　 Soo-Youl Kim. Transglutaminase 2 induces nitric oxide synthesis in BV-2 microglia.　 Biochem . Biophys . Res . Commun . 323, 1055-1062, 2004; Jongmin Lee,Yoon-Seong Kim, Dong-Hee Choi, Moon S. Bang, Tay R. Han , Tong H. Joh, and Soo-Youl Kim. Transglutaminase 2 induces NF-κB activation via a novel pathway in BV-2 microglia.　 J. Biol . Chem . 279, 53725-53735, 2004; ; Dae-Seok Kim et al. Reversal of Drug Resistance in Breast Cancer Cells by Transglutaminase 2 Inhibition and Nuclear Factor-KB Inactivation. Cancer Res. 2006. in press).
염증은 주로 NF-κB 전사 물질의 활성화에 기인한다. NF-κB는 신호 전달체계에 따른 카이네이즈(kinase)들에 의해 활성화되는 것으로 알려졌다. 하지만 카이네이즈의 도움없이도 NF-κB의 활성화가 이루어지는 것이 알려지면서, 카이네이즈 억제제(kinase inhibitor)들의 실효성이 감소하게 되었다(Tergaonkar et al., IkappaB kinase-independent IkappaBalpha degradation pathway: functional NF-kappaB activity and implications for cancer therapy. Mol Cell Biol. 2003 Nov;23(22):8070-83.).
본 발명자는, 이전의 연구에서 트란스글루타미나제가 카이네이즈들(IKK, NAK) 도움없이, I-κBα를 교결합하여 NF-κB를 활성화 시킨다는 것을 밝힌바 있다(Jongmin Lee, et al. Transglutaminase 2 induces NF-kB activation via a novel pathway in BV-2 microglia.　 J. Biol . Chem . 279, 53725-53735, 2004). 트란스글루타미나제는 칼슘의존성 효소이므로 세포 내 칼슘의 증가만으로도 NF-κB를 활성화시킬 수 있는 것이다.
염증반응에서 NF-κB 전사인자의 활성으로 트란스글루타미나제를 포함하는 염증성 인자들과 그 억제제인 I-κBα의 발현이 증가되므로, 정상적인 경우에는 I-κBα에 의해 NF-κB의 연속활성이 이루어지지 않지만, 만성 염증질환에서는 계속해서 NF-κB가 활성화된다. 흥미로운 현상은 TNF-a 또는 LPS(lipopolysaccharide) 등에 의한 NF-κB의 활성으로 트란스글루타미나제의 발현이 유도된다는 것이다. 따라서 비정상적으로 활성화된 트란스글루타미나제가 염증 세포에서 NF-κB를 직접 활성화시키거나, 활성화된 NF-κB를 더욱 유지시킴으로써 염증을 지속시키는 역할을 할 것으로 예상된다(도 1). 또한 이러한 악성 회로는 암 조직에서 암의 전이 및 약물저항성을 유발하는 주원인이 될 수 있다(Jongmin Lee, et al. Transglutaminase 2 induces NF-kB activation via a novel pathway in BV-2 microglia.　 J. Biol . Chem . 279, 53725-53735, 2004).
따라서, 트란스글루타미나제의 억제제는 NF-κB의 연속 고리를 끊는 중요한 물질이 될 수 있으며, 본 발명자가 보여 주었던 스테로이드제제를 대체할 만한 효과는 바로 여기에 근거한 것으로 사료 된다(Sohn, J., Kim, T.-I., Yoon, Y.-H., and Kim, S.-Y.: Transglutaminase Inhibitor: A New Anti-Inflammatory Approach in Allergic Conjunctivitis. J. Clin . Invest . 111, 121-8, 2003).
트란스글루타미나제 활성을 억제하는 물질로는 아민 화합물(amine compound)이 알려져 있으며, 대표적으로 시스타민(cystamine, nature Genetics 18, 111-117, 1998; Nature Medicine 8, 143-149, 2002)과 푸트레신(putrescine)이다. 또한, 모노단실카다베린(monodansylcadaverine) (J. Med. Chem. 15, 674-675, 1972), w-디벤질아미노알킬아민(w-dibenzylaminoalkylamine)(J. Med. Chem. 18, 278-284, 1975), 3-할로-4,5-디하이드로이소자졸(3-halo-4,5-dihydroisoxazole)(Mol. Pharmacol. 35, 701-706, 1989), 2-[(2-oxopropyl)thio]imidazolium derivatives (Blood, 75, 1455-1459, 1990)등의 화학적 억제제들이 개발되어 있으나, 모두 생체에서 비특이적으로 다른 효소의 억제를 유발하는 독성이 알려져 있다.
따라서, 안전하고 효과적인 트란스글루타미나제 특이적인 억제제의 개발이 요구되고 있다. 최근, 손 등은 기니픽에 꽃가루를 이용한 눈 알레르기 모델에서, 펩타이드로 만든 트란스글루타미나제 억제제를 사용해 스테로이드 수준의 효과를 거두는데 성공했다(Sohn, J., Kim, T.-I., Yoon, Y.-H., and Kim, S.-Y.: Transglutaminase Inhibitor: A New Anti-Inflammatory Approach in Allergic Conjunctivitis. J. Clin . Invest . 111, 121-8, 2003). 안티플라민(anti-flammin) 단백질(PLA2 억제제)과 엘라핀(elafin)이라는 단백질(아주 강력한 트란스글루타미나제 기질, Nara, K., et al. 1994. Elastase inhibitor elafin is a new type of proteinase inhibitor which has a transglutaminase-mediated anchoring sequence termed "cementoin". J Biochem (Tokyo). 115:441-448)에서 트란스글루타미나제 촉 매 부위를 흉내내어 합성한 펩타이드를 사용하였다.
이러한 사항을 기반으로, 본 발명자는 트란스글루타미나제에 의해 중합이 일어나는 I-κBα에서 중합에 관여하는 글루타민 잔기와 리신 잔기의 위치를 확인하고 이러한 잔기를 포함하는 I-κBα 유래의 펩타이드 또는 그의 변이체가 트란스글루타미나제에 의한 I-κBα의 중합을 억제함으로써, 트란스글루타미나제 억제제로 작용하는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 하나의 목적은 I-κBα에서 유래한 단편 또는 변이체를 포함하는, 트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 펩타이드를 포함하는 트란스글루타미나제 억제용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 펩타이드를 투여하여 트란스글루타미나제를 억제하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 펩타이드의 아미노산 서열 중 하나 이상의 아미노산 잔기를 치환 또는 결실시키거나, 상기 펩타이드의 아미노산 서열에 하나 이상의 아미노산 서열을 삽입함으로써, 트란스글루타미나제에 의한 I-κBα의 중합을 억제하는 상기 펩타이드의 변이체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
하나의 양태로서, 본 발명은 I-κBα에서 유래한 트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드에 관한 것이다.
트란스글루타미나제(Transglutaminase ; TGase)는 라이신과 글루타민 사이에서 Nε-(r-L-glutamyl)-L-lysine 이소펩티드 결합 형성을 촉진하는 Ca2 + 의존성 효소이다(도 2). Nε-(r-L-glutamyl)-L-lysine 교차결합은 상피세포에서의 방어벽 기능 및 세포 소멸 및 세포 외 기질을 형성하며 세포 내 및 세포 외에 존재하는 단백질을 안정화시키는 기능을 하는 것으로 알려져 있다. 트란스글루타미나제는 다양한 조직에서 정상적인 상태에서는 낮은 수치로 발현되며 여러 가지 병리적인 상태에서 비정상적으로 활성화되며, 특히 트란스글루타미나제 수준은 염증질환과 암에서 증가하는 것으로 알려졌다. 본 발명자는, 이전의 연구에서 트란스글루타미나제가 면역 반응을 유도하는 기작이, 트란스글루타미나제가 I-κBα의 중합을 유도하면서 NF-κB가 활성화되는 것에 의해 유도됨을 밝혔다(Jongmin Lee, et al. Transglutaminase 2 induces NF-kB activation via a novel pathway in BV-2 microglia.　 J. Biol . Chem . 279, 53725-53735, 2004). 본 발명은 트란스글루타미나제의 활성화 기작에서 I-κBα의 중합을 차단하는 방식으로 트란스글루타미나제 특이적인 펩타이드 억제제를 개발하였다(Park S.-S., et al. Transglutaminase 2 mediates polymer formation of I-kappa Balpha through C-terminal glutamine cluster. J Biol Chem. 2006 Sep 20; [Epub ahead of print].).
본 발명에서, “펩타이드(peptide)”란 아마이드 결합(또는 펩타이드 결합) 으로 연결된 아미노산으로 이루어진 아미노산 폴리머를 의미하고, 본 발명의 펩타이드는 트란스글루타미나제에 의한 I-κBα의 중합을 억제하여, 트란스글루타미나제 특이적인 억제제로 작용하는 펩타이드이다.
보다 구체적으로는 서열번호 1의 I-κBα의, (i) 11 내지 30 아미노산 서열에서 유래하고 21과 22번의 리신을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편, (ii) 81 내지 100 아미노산 서열에서 유래하고 87번 리신을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편, (iii) 151 내지 200 아미노산 서열에서 유래하고 177번 리신을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편, (iv) 261 내지 290 아미노산 서열에서 유래하고 266 내지 268번 글루타민 또는 271번 글루타민을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편, 또는 (v) 301 내지 317 아미노산 서열에서 유래하고 313번 글루타민을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편을 포함하는, 트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드이다(Park S.-S., et al. Transglutaminase 2 mediates polymer formation of I-kappa Balpha through C-terminal glutamine cluster. J Biol Chem. 2006 Sep 20; [Epub ahead of print].)
구체적인 일 실시예에서, 본 발명자는 트란스글루타미나제에 의해 중합이 일어나는 I-κBα 부위를 확인하고자, 분리된 I-κBα와 트란스글루타미나제를 반응시켜 I-κBα의 중합을 유도하였다. I-κBα 중합체를 단백질 분해효소로 분해하고 분해된 펩티드를 MALDI-TOF mass spectrometry(4700 Proteomics Analyzer, Applied Biosystems)를 이용해 분석하여, 트란스글루타미나제에 의하여 중합이 일어나는 I-κBα의 부위를 확인하였다. 그 결과, 21번과 22번의 리신, 87번의 리신, 177번의 리신, 266번 내지 268번의 글루타민, 271번 글루타민, 313번의 글루타민이 트란스글루타미나제에 의해 중합이 유도되는 잔기임을 확인할 수 있었다. 트란스글루타미나제에 의해 중합이 유도되는 잔기를 밝혔으므로, 당 분야의 전문가는 용이하게 상기 중합이 유도되는 잔기를 포함하도록 하여 트란스글루타미나제를 억제하는 활성을 가지는 다양한 종류의 펩타이드를 제작할 수 있다(Park S.-S., et al. Transglutaminase 2 mediates polymer formation of I-kappa Balpha through C-terminal glutamine cluster. J Biol Chem. 2006 Sep 20; [Epub ahead of print]).
본 발명의 구체적인 또 다른 일 실시예에서는, 상기 잔기를 포함하는 서열번호 2의 RDGLKKERLL, 서열번호 3의 IHEEKALTM, 서열번호 4의 HSILKATNY, 서열번호 5의 ILKAT, 서열번호 6의 GVLTQSCTT, 서열번호 7의 ENLQMLP, 서열번호 8의 VFGGQRLTL, 서열번호 9의 TRIQQQLGQLTL, 서열번호 10의 RIQQQLG, 또는 서열번호 11의 LGQLT 의 아미노산 서열의 가지는 펩타이드를 제작하고 이의 트란스글루타미나제의 의한 I-κBα의 중합 억제를 확인하였다.
또한, 본 발명의 펩타이드는 그 변이체를 포함한다.　 변이체란, 하나 이상의 아미노산 잔기가 결실, 삽입, 비보전적 또는 보전적 치환 또는 이들의 조합에 의하여, I-κBα에서 유래한 천연의 펩타이드 서열과 상이한 서열을 가지는 펩타이드를 의미한다
본 발명의 구체적인 실시예에서는, 서열번호 12의 RIQEELG, 서열번호 13의 RIEQELG 또는 서열번호 14의 RIEEQLG의 아미노산 서열을 가지는 변이체 펩타이드가 트란스글루타미나제의 의한 I-κBα의 중합을 억제하는 것을 확인하였다.
본 발명의 펩타이드에서 아미노산은 L-형태 또는 D-형태, 또는 혼용된 형태일 수 있다.　 또한 상기 펩타이드는 목적에 따라 특정 원자나 원자단이 하이드록실기 및 메틸기 등으로 치환된 유도체일 수 있다.　 그리고 펩타이드의 C 말단의 카복실기는 아미드 및 에스테르 등으로 치환될 수 있고, N 말단의 아미노기는 수소 등으로 치환될 수 있다.　
또한, 본 발명의 펩타이드는 표적화 서열, 태그(tag), 표지된 잔기 또는 펩타이드의 안정성을 증가시키기 위한 특정 목적으로 고안된 추가의 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 또한, 펩타이드의 세포 내 이동을 촉진하는 세포 투과성 펩타이드(cell permeable peptide)를 포함할 수 있다.
본 발명의 펩타이드는 당 분야에 널리 공지된 다양한 방법으로 획득할 수 있다. 화학적 합성, 무세포 단백질 합성법 또는 유전자 재조합적인 방법으로 가능하다.
본 발명의 펩타이드는 염의 형태가 가능하다.　 본 발명의 펩타이드는 산을 첨가함으로써 염을 형성할 수 있고, 예를 들어 무기산(염산, 히드로브롬산, 인산, 질산 또는 황산 등), 유기 카르복실산(아세트산, 트리플루오로아세트산과 같은 할로 아세트산, 프로피온산, 말레산, 숙신산, 말산, 시트르산, 타르타르산 또는 살리실산), 및 산성 당(글루쿠론산, 갈락투론산, 글루콘산 또는 아스코르브산 등), 산 성 폴리사카리드(히알루론산, 콘드로이틴 술페이트 또는 아르기닌산 등), 또는 콘드로이틴 술페이트와 같은 술폰산 당 에스테르를 포함하는 유기 술폰산(메탄 술폰산 또는 p-톨루엔 술폰산 등)등을 포함한다.
상기 트란스글루타미나제 펩타이드 억제제는 트란스글루타미나제가 비정상적 활성화되어 유발되는 모든 질환을 예방 및 치료할 수 있다. 보다 구체적으로는 비정상적 트란스글루타미나제의 활성이 확인되는 염증 질환 또는 암을 예방 또는 치료할 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 상기의 펩타이드를 하나 이상 포함하는 트란스글루타미나제 억제용 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 용어, "염증 질환"은 홍반, 부종, 압통, 통증, 열 및 기능상실의 증후를 갖는 상태(물리적, 화학적 및 생물학적 상태)의 유해한 영향에 대한 생체의 방어 반응 또는 염증성 반응에 의해 유발된 모든 질환을 의미한다.　 본 발명의 조성물을 이용하여 트란스글루타미나제의 과발현에 의해 유도되는 모든 염증 질환의 예방 또는 치료가 가능하다.　 구체적으로 이러한 질환에는, 퇴행성 관절염(rheumatoid arthritis), 당뇨병(diabetes), 자가면역 근육염(inflammatory myositis), 동맥경화(atherosclerosis), 뇌졸증(stroke), 간경화(liver cirrhosis), 유방암(breast cancer), 알츠하이머(Alzheimer), 파킨슨(Parkinson), 헌팅턴(Huntington), 뇌막염(encephalitis) 및 염증성 위궤양(Celiac disease) 등 이 있다.
또한, 전이되거나 화학적 내성 또는 방사성 내성을 가지는 암에서 NF-κB 및 트란스글루타미나제의 현저한 발현 증가가 확인된바, 트란스글루타미나제의 억제는 염증 질환뿐만 아니라, 암 예방 및 치료 측면에서도 중요하다. 본 발명의 트란스글루마티나제 펩타이드 억제제를 사용하여 예방 또는 치료할 수 암은 트란스글루타미나제의 발현의 증가가 나타나는 암, 구체적으로 대장암, 소장암, 직장암, 항문암, 식도암, 췌장암, 위암, 신장암, 자궁암, 유방암, 폐암, 임파선암, 갑상선암, 전립선암, 백혈병, 피부암, 결장암, 뇌종양, 방광암, 난소암 및 담낭암 등을 포함하고, 이에 제한되지 않는다.
본 발명에서 용어, "예방"이란 조성물의 투여로 염증 질환 또는 암을 억제시키거나 발병을 지연시키는 모든 행위를 의미한다.　 본 발명에서 용어, "치료"란 조성물의 투여로 염증 질환 또는 암이 호전되거나 이롭게 변경하는 모든 행위를 의미한다.
본 발명의 조성물은 인간뿐만 아니라 염증 질환 또는 암이 발생되고 본 발명의 펩타이드 투여에 의해 염증 질환이 억제 또는 감소될 수 있는 소, 말, 양, 돼지, 염소, 낙타, 영양, 개 또는 고양이 등의 가축에게도 사용될 수 있다.
상기 발명의 조성물은 상기 펩타이드를 한 종류 이상 포함하거나 상기 펩타이드 외에 당 사슬 화합물, 지질 화합물, 핵산 화합물, 다른 종류의 펩티드 또는 단백질 등을 포함할 수 있다.　 예를 들어, 지질 화합물에는 디팔미토일포스파티딜콜린(DPPC), 팔미토일올레일포스파티딜글리세롤(POPG), 포스파티딜글리세롤(PG), C18 포화 지방산, C16 불포화 지방산 및 C18 불포화 지방산 등이 있다.　
본 발명의 조성물은 투여 방식에 따라 허용 가능한 담체를 포함하여 적절한 제제로 제조될 수 있다.　 투여 방식에 적합한 제제는 공지되어 있으며 전형적으로 막을 통과하는, 이동을 용이하게 하는 제제를 포함할 수 있다.
상기 펩타이드를 유효성분으로 포함하는 조성물은 일반적인 의약품 제제의 형태로 사용될 수 있다.　 비경구용 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제 또는 동결건조제제, 경구 투여시에는 정제, 트로키, 캡슐, 엘릭시르, 서스펜션, 시럽 또는 웨이퍼 등의 형태로 제조할 수 있으며, 주사제의 경우에는 단위 투약 앰플 또는 다수회 투약 형태로 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 약제학적 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체와 함께 투여될 수 있다. 예를 들어, 경구 투여시에는 결합제, 활탁제, 붕해제, 부형제, 가용화제, 분산제, 안정화제, 현탁화제, 색소 또는 향료 등을 사용할 수 있으며, 주사제의 경우에는 완충제, 보존제, 무통화제, 가용화제, 등장제, 안정화제 등을 혼합하여 사용할 수 있으며, 국소 투여용의 경우에는 기제, 부형제, 윤활제, 보존제 등을 사용할 수 있다.　
또한, 본 발명의 조성물은 펩타이드는 세포 내에서 펩타이드가 생성되도록, 펩타이드를 암호화하는 핵산을 포함할 수 있다.
또 다른 양태에서, 본 발명은 상기한 하나 이상의 펩타이드 또는 이를 포함 하는 조성물을 투여하여 트란스글루타미나제를 억제하는 방법에 관한 것이다.
바람직하게는, 하나 이상의 펩타이드 또는 이를 포함하는 조성물을 투여하여 트란스글루타미나제에 의한 I-κBα의 중합을 억제하여 면역 질환을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
구체적인 일 양태로서, 본 발명의 트란스글루타미나제 억제 방법은 적절한 방법으로 환자에게 소정의 물질을 도입되는 일반적인 경로를 통하여 투여하는 것을 포함한다. 상기 투여방법으로는 복강 내 투여, 정맥 내 투여, 근육 내 투여, 피하 투여, 피내 투여, 경구 투여, 국소 투여, 비내 투여, 폐내 투여 및 직장 내 투여 가 있으나, 이에 제한되지는 않는다.　 그러나 경구 투여시, 펩타이드는 소화가 되기 때문에 경구용 조성물은 활성 약제를 코팅하거나 위에서의 분해로부터 보호되도록 제형화 하는 것이 바람직하다.　 또한, 제약 조성물은 활성 물질이 표적 세포로 이동할 수 있는 임의의 장치에 의해 투여될 수 있다.　 바람직한 투여방식 및 제제는 정맥 주사제, 피하 주사제, 피내 주사제, 근육 주사제 또는 점적 주사제 등이다. 주사제는 생리식염액 또는 링겔액 등의 수성 용제, 식물유, 고급 지방산 에스텔(예, 올레인산에칠 등), 알코올류(예, 에탄올, 벤질알코올, 프로필렌글리콜 또는 글리세린 등) 등의 비수성 용제 등을 이용하여 제조할 수 있고, 변질 방지를 위한 안정화제(예, 아스코르빈산, 아황산수소나트퓸, 피로아황산나트륨, BHA, 토코페롤, EDTA 등), 유화제, pH 조절을 위한 완충제, 미생물 발육을 저지하기 위한 보존제(예, 질산페닐수은, 치메로살, 염화벤잘코늄, 페놀, 크레솔, 벤질알코올 등) 등의 약제학적 담체를 포함할 수 있다.　
바람직하게는 본 발명에 의한 트란스글루타미나제를 억제하는 방법은, 본 발명의 펩타이드 또는 이를 포함하는 조성물을 약학적으로 유효량으로 투여하는 것을 포함한다. 상기 약학적 유효량은 질환의 종류, 환자의 연령, 체중, 건강, 성별, 환자의 약물에 대한 민감도, 투여 경로, 투여 방법, 투여횟수, 치료 기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물 등 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
또 다른 양태로서, 본 발명은 펩타이드의 아미노산 서열 중 하나 이상의 아미노산 잔기를 치환 또는 결실시키거나, 상기 펩타이드의 아미노산 서열에 하나 이상의 아미노산 서열을 삽입함으로써, 트란스글루타미나제에 의한 I-κBα의 중합을 억제하는 상기 펩타이드의 변이체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
구체적인 일 실시예에서, 본 발명자는 I-κBα에서 유래한 트란스글루타미나제의 변이체 또한 트란스글루타미나제 억제 활성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
실시예 1: 트란스글루타미나제에 의해 중합현상이 일어나는 I-κBα 부위
TGase를 이용한 I-κBα의 중합(polymerization) - 인체 I-κBα는 대장균 BL21(DE3)에서 대량발현하고 정제하여 사용하였다. 인간 I-κBα의 유전자가 클로닝된 pET-30 EK/LIC 벡터를 포함한 대장균 BL21을 100ppm 카나마이신(kanamycin) 조건하에 LB broth를 이용하여 37oC에서 배양하였다. 배양액의 O.D.가 0.2-0.3 이 되었을 때 0.2-1.0 mM의 IPTG(Isopropyl-β-D-Thiogalactopyranoside)를 첨가하여 3-12시간 동안 I-κBα의 발현을 유도하고 원심분리로 수거하여 대장균을 음파분쇄한 후, I-κBα를 Ni-NTA 레진을 이용하여 일차적으로 분리하였다. 발현된 I-κBα는 아미노말단에 히스태그가 수식되어 있기 때문에 Ni-NTA 레진에 결합하게 되어 간단하게 분리할 수 있다. 분리된 I-κBα의 아미노말단에 존재하는 태그는 엔테로키나제(enterokinase)를 이용해 절단하고 절단된 태그는 다시 Ni-NTA 레진에 결합시켜 완전한 형태의 I-κBα를 획득하였다. 분리된 I-κBα의 트란스글루타미나제에 의한 중합반응은 50 Tris-HCl pH 7.5 과 10 mM CaCl2의 조건 하에 10mg의 I-kBa 당 1 mU TGase(guinea pig liver, Sigma)를 사용하여 수행하였다. 중합반응이 일어난 것은 4-12% NuPAGE(Invitrogen)에서 확인하였다(도 3). 중합화된 I-κBα는 centrifugal filter device(Centricon, M.W. cut-off 100 kDa, Millipore)를 이용하여 분리하였다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, I-κBα, 인산화 자리를 변형시킨 돌연변이 I-κBα나 모두 트란스글루타미나제에 의해서 중합화 되어 거대한 단 백질 분자로 되는 것을 볼 수 있다. 트란스글루타미나제는 칼슘 의존성 효소이므로, EDTA를 처리할 경우 반응이 억제되었다.
I-κBα 폴리머의 단백질 분해(Proteolysis) -분리정제된 I-κBα 중합체는 (10 ㎍) 4 M urea 와 10 mM dithiolthreitol를 이용하여 55oC에서 변성시키고 100 mM NH4HCO3를 사용하여 1M로 희석하였다. 중합체를 밤새도록 37oC에서 트립신 (Promega) 또는 endoproteinase Glu-C(V8, Roche)로 분해시켰다.
MALDI-TOF MS분석 - 분해된 펩티드를 MALDI-TOF mass spectrometry (4700 Proteomics Analyzer, Applied Biosystems)를 이용해 분석하였다 (도 4, 5). 시료는 Zip-Tips C18(Millipore)을 이용하여 탈염시키고 매트릭스 용액(1:1 비율의 0.1% TFA/CAN에 녹아 있는 CHCA)으로 매스 분석용 타깃에 바로 용출시켜 건조시켰다. 분석은 양이온 리플렉트론 모드에서 시행되었고 측정된 매스값은 4700 Cal Mix (Applied Biosystems)에 포함된 표준시료를 이용해 50ppm 이내의 오차로 교정되었다. 사용된 표준시료는 다음의 6개이다; des-Arg1-bradykinin(Mr 904.4681), angiotensin 1(Mr 1296.6853), Glu1-fibrinopeptide B(Mr 1570.6774), ACTH 1-17 clip(Mr 2093.0867), ACTH 18-39 clip(Mr 2465.1989), 및 ACTH 7-38 clip(Mr 3657.9294). 데이터 처리는 Data Explorer(Applied Biosystems) 소프트 웨어를 이 용하였다. 케라틴이나 프로테아제 자신으로부터의 오염된 피트들을 제거한 후 측정된 피크값들을 이론적으로 가능한 펩타이드의 피크값들과 비교하였다. 이 과정은 Paws (Genomic Solutions) 프로그램을 이용하여 100ppm 이내의 오차로 선택하였다.
실시예 2: 중합된 I-κBα를 Glu-C로 분해 후 얻어낸 단백질 분석
Competition assay - I-kBa (2㎍) 를 50 mM Tris pH 7.5, 10 mM CaCl2 버퍼에서 0.5 mU TGase를 사용하여 교결합 시켰다. 이를 표 1의 펩타이드를(2 nmol) 첨가하여 경쟁시켰다. 표 1의 펩타이드는 펩트론에 의뢰하여 제작하였다. 37oC 에서 10분 후에 반응물을 SDS-PAGE 에서 분리하고, coomassie 염색으로 확인하였다. 밴드의 강도는 Adobe Photoshop을 이용하여 측정하였다 (도 7, 도 8).
도 7과 8에서 보여 주듯이, 특히 C-말단에 몰려있는 글루타민 밀집지역(Q266-Q268), 177번째의 리신 잔기, 313번 글루타민 잔기를 포함하는 펩티드가 좋은 경쟁력을 보여주고 있으며, 21, 22번의 리신 잔기들도 경쟁을 하고 있다.
Figure 112006073461157-pat00001
상기한 바와 같이, 본 발명의 펩타이드 또는 이를 포함하는 약제학적 조성물은 트란스글루타미나제제 억제제로 사용되어 트란스글루타미나제의 비정상적 활성에 의해 유도된 질환, 구체적으로 염증질환과 암을 효과적으로 예방 및 치료할 수 있다.
서열목록 전자파일 첨부

Claims (7)

  1. 서열번호 1의 I-κBα의, (i) 11 내지 30 아미노산 서열에서 유래하고 21과 22번의 리신을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편 또는 변이체,
    (ii) 81 내지 100 아미노산 서열에서 유래하고 87번 리신을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편 또는 변이체,
    (iii) 151 내지 200 아미노산 서열에서 유래하고 177번 리신을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편 또는 변이체,
    (iv) 261 내지 290 아미노산 서열에서 유래하고 266 내지 268번 글루타민 또는 271번 글루타민을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편 또는 변이체,
    및 (v) 301 내지 317 아미노산 서열에서 유래하고 313번 글루타민을 포함하는 5개 이상의 연속된 아미노산 서열을 가지는 단편 또는 변이체로 구성되는 군으로부터 선택되는, 트란스글루타미나제를 억제하는 펩타이드.
  2. 제1항에 있어서, 서열번호 2 내지 14에서 선택되는 아미노산 서열을 가지는 펩타이드.
  3. 삭제
  4. 제1항에서 선택되는 하나 이상의 펩타이드를 포함하는, 트란스글루타미나제를 억제하여 염증 질환 또는 암을 예방 또는 치료하는 조성물.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 따른 펩타이드의 아미노산 서열 중 하나 이상의 아미노산 잔기를 치환 또는 결실시키거나, 상기 펩타이드의 아미노산 서열에 하나 이상의 아미노산 서열을 삽입함으로써, 트란스글루타미나제에 의한 I-κBα의 중합을 억제하는 상기 펩타이드의 변이체를 제조하는 방법.
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